CN103255470B - 硅铸锭炉及其泄漏检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种硅铸锭炉及其泄漏检测装置。泄漏检测装置包括：托盘，托盘包括本体区域和围绕本体区域的周向设置的熔硅承接区域，熔硅承接区域上设置有多个通孔；检测线，设置于托盘的熔硅承接区域的上表面，且检测线沿多个通孔所构成的路径延伸，检测线的引脚穿过一个通孔；以及检测单元，与引脚电连接，用于检测检测线的电阻。本发明的泄漏检测装置的托盘设置在坩埚的下方，当发生泄漏时，熔硅流到托盘的熔硅承接区域上，将检测线熔断，导致检测线的电阻变为无穷大，检测单元对检测线的电阻进行监控，当检测到检测线的两个引脚之间的电阻值大于预设值，发出报警信号，以提醒工作人员硅铸锭炉内发生了熔硅泄漏事故。

Description

硅铸锭炉及其泄漏检测装置

技术领域

本发明涉及光伏材料加工设备领域，更具体地，涉及一种硅铸锭炉及其泄漏检测装置。

背景技术

在多晶硅铸锭生产过程中，可能会发生危险的熔硅泄漏事故。铸锭炉中设置有坩埚，由于硅在从液态向固态转变的过程中，坩埚内硅料的温度分布不均匀，容易造成坩埚开裂，进而造成熔硅泄漏事故，此外，还有其他原因也会造成熔硅泄漏，这里就不再一一列举。由于液体状态的熔硅温度可以高达1500摄氏度，泄漏发生后不仅硅料报废，而且高温熔硅还容易熔毁铸锭炉内的其他部件，造成严重的损失。

现有的铸锭炉中缺少直接对熔硅进行泄漏检测的装置，即使有检测报警装置，也只是间接对熔硅进行检测，不能第一时间检测到熔硅泄漏。并且，现有的检测装置在实际使用过程中经常失效，即实际发生了熔硅泄漏，但是检测装置没有报警，这样会使泄漏情况变的非常危险，例如熔硅烧穿炉壁，并与冷却水接触，严重时会造成蒸汽爆炸。

发明内容

本发明旨在提供一种硅铸锭炉及其泄漏检测装置，以解决现有技术的不能有效的对熔硅泄漏情况进行检测的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种硅铸锭炉的泄漏检测装置，包括：托盘，托盘包括本体区域和围绕本体区域的周向设置的熔硅承接区域，熔硅承接区域上设置有多个通孔；检测线，设置于托盘的熔硅承接区域的上表面，且检测线沿多个通孔所构成的路径延伸，检测线的引脚穿过一个通孔；以及检测单元，与引脚电连接，用于检测检测线的电阻。

进一步地，熔硅承接区域的上表面低于本体区域的上表面。

进一步地，泄漏检测装置还包括绝缘部，绝缘部设置在检测线与托盘之间。

进一步地，熔硅承接区域上设置有凹槽，绝缘部设置在凹槽内，检测线设置在绝缘部上。

进一步地，绝缘部包括多个弧形的陶瓷瓦，陶瓷瓦设置在凹槽中。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种硅铸锭炉，包括：炉体；坩埚，设置在炉体内；硅铸锭炉还包括上述的泄漏检测装置，泄漏检测装置的托盘设置在炉体内，并且托盘位于坩埚的下方。

进一步地，硅铸锭炉还包括隔热笼，隔热笼设置在炉体与坩埚之间，隔热笼的底部具有开口，泄漏检测装置的托盘设置在开口处。

进一步地，硅铸锭炉还包括石墨板，石墨板覆盖在坩埚的侧壁和底壁的外侧。

进一步地，硅铸锭炉还包括热交换台，热交换台设置在石墨板的下侧。

进一步地，硅铸锭炉还包括冷却管道，冷却管道的一端设置在炉体的外部，冷却管道的另一端设置在炉体的内部。

本发明的泄漏检测装置的托盘设置在坩埚的下方，当发生泄漏时，熔硅流到托盘的熔硅承接区域上，将检测线熔断，导致检测线的电阻变为无穷大，检测单元对检测线的电阻进行监控，当检测到检测线的两个引脚之间的电阻值大于预设值，例如70欧姆，此时检测单元发出报警信号，以提醒工作人员硅铸锭炉内发生了熔硅泄漏事故。熔硅从坩埚流到泄漏检测装置的托盘上，进而熔断检测线，这样可以确保泄漏检测装置能够迅速并精准地对泄漏事故产生反应，发出报警信号，使工作人员第一时间获知并处理泄漏事故，避免危险情况的发生。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了本发明中的泄漏检测装置的俯视图；

图2示意性示出了本发明中的泄漏检测装置的侧视剖面图；

图3示意性示出了本发明中的泄漏检测装置的检测线的引脚的局部视图；

图4示意性示出了本发明中的泄漏检测装置的检测线与绝缘部的局部视图；以及

图5示意性示出了本发明中的硅铸锭炉的剖视图。

图中附图标记：10、托盘；11、通孔；12、熔硅承接区域；13、凹槽；14、本体区域；20、检测线；21、引脚；30、绝缘部；31、陶瓷瓦；1、炉体；2、隔热笼；3、热交换台；4、坩埚；5、冷却管道；6、石棉衬底；7、第一碳条；8、第二碳条；9、石墨板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

根据本发明的一个方面，提供了一种硅铸锭炉的泄漏检测装置，如图1至图4所示，该泄漏检测装置包括托盘10，托盘10包括本体区域14和围绕本体区域14的周向设置的熔硅承接区域12，熔硅承接区域12上设置有多个通孔11；检测线20，设置于托盘10的熔硅承接区域12的上表面，且检测线沿多个通孔11所构成的路径延伸，检测线20的引脚21穿过一个通孔11；以及检测单元，与引脚21电连接，用于检测检测线20的电阻。

本发明的泄漏检测装置的托盘10设置在坩埚4的下方，当发生泄漏时，熔硅流到托盘10的熔硅承接区域12上，将检测线20熔断，导致检测线20的电阻变为无穷大，检测单元对检测线20的电阻进行监控，当检测到检测线20的两个引脚21之间的电阻值大于预设值，例如70欧姆，此时检测单元发出报警信号，以提醒工作人员硅铸锭炉内发生了熔硅泄漏事故。熔硅从坩埚4流到泄漏检测装置的托盘10上，进而熔断检测线20，这样可以确保泄漏检测装置能够迅速并精准地对泄漏事故产生反应，发出报警信号，使工作人员第一时间获知并处理泄漏事故，避免危险情况的发生。

优选地，熔硅承接区域12的上表面低于本体区域14的上表面。熔硅会流向熔硅承接区域12，使熔硅更易与检测线20接触。

优选地，托盘10由石墨材料制成。优选地，如图3和图4所示，泄漏检测装置还包括绝缘部30，绝缘部30设置在检测线20与托盘10之间。由于石墨材料导电，所以石墨制的托盘10会将检测线20的两个引脚21电导通，这样即使检测线20被熔断，两个引脚21之间的电阻值可能依然不会高于检测单元的预设电阻值。所以，若托盘10由石墨材料制成，就需要在检测线20与托盘10之间设置绝缘材料，形成绝缘部30，以保证检测线20不会与托盘10直接接触，确保两个引脚21不会被托盘10电导通。

优选地，熔硅承接区域12上设置有凹槽13，绝缘部30设置在凹槽13内，检测线20设置在绝缘部30上。优选地，绝缘部30包括多个弧形的陶瓷瓦31，陶瓷瓦31设置在凹槽13中。绝缘部30必须具有耐高温性，当绝缘部30接触到高达1500摄氏度的熔硅时，不会丧失绝缘性，这样才能保证检测单元所检测的电阻值的准确性。陶瓷瓦31耐高温，即使与熔硅接触也不会丧失绝缘性，所以适合作为绝缘部30的材料。可替换地，绝缘部30还可以由其他材料制成，只要在高温下依然保证形态稳定并保持绝缘性的材料，均可以制作绝缘部30。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种硅铸锭炉，如图5所示，该硅铸锭炉包括：炉体1；坩埚4，设置在炉体1内；硅铸锭炉还包括上述的泄漏检测装置，泄漏检测装置的托盘10设置在炉体1内，并且托盘10位于坩埚4的下方。

熔硅盛放在坩埚4内，并在坩埚4中冷却凝固，形成硅锭。由于熔硅在凝固过程中温度分布不均匀，所以坩埚4的温度分布也不均匀，这样就容易造成坩埚4开裂，尤其是坩埚4的侧壁开裂，熔硅从裂口中流出，发生熔硅泄漏事故。泄漏检测装置的托盘10设置在坩埚4的下方，熔硅从坩埚4中流出，就会流到托盘10上，进而熔断检测线20，引发泄漏检测装置发送报警信号，使工作人员能够第一时间发现并处理泄漏事故，将危害和损失控制在最小范围，保证硅锭生产的高效与安全。

优选地，托盘10的熔硅承接区域12相对应地设置在坩埚4的侧壁和底壁的连接处的下方；泄漏检测装置的检测线20设置在托盘10朝向坩埚4的表面上。由于坩埚4的侧壁容易开裂，熔硅多从坩埚4的侧壁和底壁的连接处向下泄漏，所以将托盘10的熔硅承接区域12相对应地设置在坩埚4的侧壁和底壁的连接处的下方，保证泄漏的熔硅直接流入托盘10的熔硅承接区域12。

优选地，硅铸锭炉还包括隔热笼2，隔热笼2设置在炉体1与坩埚4之间，隔热笼2的底部具有开口，泄漏检测装置的托盘10设置在开口处。托盘10作为隔热笼2的底部，与隔热笼2共同形成了闭合的隔热保温腔室。此外，托盘10和隔热笼2还可以防止熔硅泄漏到炉体1的其他部分。

优选地，硅铸锭炉还包括石墨板9，石墨板9覆盖在坩埚4的侧壁和底壁的外侧。石墨板9可以为坩埚4提供外部支撑，以使坩埚4不容易开裂，也可以作为熔硅泄漏后的第一道保护层，使熔硅顺利地流到位于坩埚4下方的托盘10上。

优选地，硅铸锭炉还包括热交换台3，热交换台3设置在石墨板9的下侧。热交换台3与设置在坩埚4的底壁外侧的石墨板9接触，熔硅的热量传递到热交换台3上，再由热交换台3通过热辐射的形式散发到热交换台3的下方。

优选地，硅铸锭炉还包括第一碳条7和第二碳条8，第一碳条7设置在热交换台3的下方的边缘；第二碳条8设置在热交换台3的边缘，并设置在热交换台3与坩埚4之间。第一碳条7和第二碳条8起到隔热的作用，阻止热交换台3向四周辐射热量，仅让热交换台3朝向下方辐射热量，保证散热效率最大化。

优选地，硅铸锭炉还包括冷却管道5，冷却管道5的一端设置在炉体1的外部，冷却管道5的另一端设置在炉体1的内部。在硅锭冷却过程中，硅铸锭炉通过冷却管道5向炉体1内通冷却气体，帮助硅锭冷却。冷却气体直接通入隔热笼2内坩埚4的上方，并通过托盘10的通孔11排出隔热笼2，带走隔热笼2内的热量。

优选地，冷却气体是在高温下状态稳定，并且不与炉体1内的各个部件发生反应的气体，例如氩气等惰性气体。

优选地，硅铸锭炉还包括石棉衬底6，石棉衬底6设置在炉体1的底部。当熔硅泄漏严重，甚至流到隔热笼2的外部时，为了避免熔硅直接与炉体1接触，甚至烧穿炉体1，所以在炉体1的底部设置石棉衬底6，以保护炉体1。

优选地，炉体1内部还流通有冷却水。冷却水用于为炉体1的内部降温，并且能形成热屏障，保证炉体1外侧的温度不会过高，保证工作人员能够安全的操作硅铸锭炉。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种硅铸锭炉的泄漏检测装置，其特征在于，包括：

托盘(10)，所述托盘(10)包括本体区域(14)和围绕所述本体区域(14)的周向设置的熔硅承接区域(12)，所述熔硅承接区域(12)上设置有多个通孔(11)；

检测线(20)，设置于所述托盘(10)的所述熔硅承接区域(12)的上表面，且所述检测线沿所述多个通孔(11)所构成的路径延伸，所述检测线(20)的引脚(21)穿过一个所述通孔(11)；以及

检测单元，与所述引脚(21)电连接，用于检测所述检测线(20)的电阻；

所述泄漏检测装置还包括绝缘部(30)，所述绝缘部(30)设置在所述检测线(20)与所述托盘(10)之间；

所述熔硅承接区域(12)上设置有凹槽(13)，所述绝缘部(30)设置在所述凹槽(13)内，所述检测线(20)设置在所述绝缘部(30)上，所述绝缘部(30)上设置有凹陷部，所述检测线(20)位于所述凹陷部内。

2.根据权利要求1所述的泄漏检测装置，其特征在于，所述熔硅承接区域(12)的上表面低于所述本体区域(14)的上表面。

3.根据权利要求1所述的泄漏检测装置，其特征在于，所述绝缘部(30)包括多个弧形的陶瓷瓦(31)，所述陶瓷瓦(31)设置在所述凹槽(13)中。

4.一种硅铸锭炉，包括：

炉体(1)；

坩埚(4)，设置在所述炉体(1)内；

其特征在于，

所述硅铸锭炉还包括权利要求1至3中任一项所述的泄漏检测装置，所述泄漏检测装置的托盘(10)设置在所述炉体(1)内，并且所述托盘(10)位于所述坩埚(4)的下方。

5.根据权利要求4所述的硅铸锭炉，其特征在于，所述硅铸锭炉还包括隔热笼(2)，所述隔热笼(2)设置在所述炉体(1)与所述坩埚(4)之间，所述隔热笼(2)的底部具有开口，所述泄漏检测装置的托盘(10)设置在所述开口处。

6.根据权利要求4所述的硅铸锭炉，其特征在于，所述硅铸锭炉还包括石墨板(9)，所述石墨板(9)覆盖在所述坩埚(4)的侧壁和底壁的外侧。

7.根据权利要求6所述的硅铸锭炉，其特征在于，所述硅铸锭炉还包括热交换台(3)，所述热交换台(3)设置在所述石墨板(9)的下侧。

8.根据权利要求4所述的硅铸锭炉，其特征在于，所述硅铸锭炉还包括冷却管道(5)，所述冷却管道(5)的一端设置在所述炉体(1)的外部，所述冷却管道(5)的另一端设置在所述炉体(1)的内部。